西南大学2025年春0732土木工程材料试卷和答案

西南大学2025年春0732土木工程材料试卷和答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.硅酸盐水泥熟料中，水化速度最快、早期强度最高的矿物是（）。A.C3SB.C2SC.C3AD.C4AF2.混凝土拌合物的和易性不包括以下哪个指标？（）A.流动性B.保水性C.粘聚性D.抗渗性3.建筑钢材的屈强比（σs/σb）越小，说明（）。A.安全性越高，利用率越低B.安全性越低，利用率越高C.安全性和利用率均越高D.安全性和利用率均越低4.以下哪种材料属于气硬性胶凝材料？（）A.硅酸盐水泥B.石灰C.普通混凝土D.石油沥青5.用于配制高强度混凝土的骨料，最关键的技术要求是（）。A.颗粒级配良好B.含泥量低C.压碎指标小D.表观密度大6.沥青的针入度越大，说明其（）。A.粘滞性越小B.温度敏感性越低C.塑性越好D.耐久性越差7.测定混凝土立方体抗压强度时，标准试件的尺寸是（）。A.100mm×100mm×100mmB.150mm×150mm×150mmC.200mm×200mm×200mmD.70.7mm×70.7mm×70.7mm8.以下哪种因素会降低混凝土的抗冻性？（）A.提高混凝土密实度B.掺入引气剂C.增大水灰比D.降低孔隙率9.用于大体积混凝土工程的水泥，优先选用（）。A.硅酸盐水泥B.普通硅酸盐水泥C.矿渣硅酸盐水泥D.快硬硅酸盐水泥10.建筑石膏的主要成分是（）。A.无水硫酸钙（CaSO4）B.半水硫酸钙（CaSO4·0.5H2O）C.二水硫酸钙（CaSO4·2H2O）D.碳酸钙（CaCO3）二、填空题（每空1分，共15分）1.硅酸盐水泥的主要矿物组成包括C3S、C2S、C3A和______。2.混凝土的强度等级是根据______抗压强度标准值确定的，符号为C。3.钢材的冷加工强化是指在常温下对钢材进行______或冷拔处理，使其屈服强度提高、塑性降低的现象。4.石灰的陈伏是为了消除______的危害，陈伏时间一般不少于______天。5.普通混凝土的基本组成材料是水泥、水、______和______。6.沥青的三大技术指标是针入度、______和______。7.衡量骨料颗粒级配的两个指标是______和______。8.混凝土的徐变是指在长期______作用下，应变随时间持续增长的现象。9.用于受海水侵蚀的混凝土工程，应优先选用______水泥或______水泥。三、简答题（每题8分，共40分）1.简述水泥石腐蚀的主要类型及防止腐蚀的措施。2.分析影响混凝土强度的主要因素，并说明提高混凝土强度的主要途径。3.比较气硬性胶凝材料与水硬性胶凝材料的区别，各举两例说明。4.解释钢材的“冷脆”现象，并说明影响钢材冷脆性的主要因素。5.简述沥青混合料的组成结构类型及其特点。四、计算题（共15分）某工程需配制C30混凝土，已知：①水泥为P·O42.5，实测28d抗压强度为45.0MPa；②中砂，表观密度2.65g/cm³，堆积密度1500kg/m³；③碎石，表观密度2.70g/cm³，堆积密度1600kg/m³；④施工要求坍落度为30-50mm，采用机械振捣；⑤混凝土拌合物的含气量取1%。试计算：（1）混凝土的水灰比（W/C）；（2）假设混凝土的单位用水量m_w=180kg/m³，计算单位水泥用量m_c；（3）采用体积法计算砂石总用量（m_s+m_g），并确定砂率β_s=35%时的砂用量m_s和石用量m_g（计算结果保留整数）。（注：混凝土强度经验公式f_cu,0=f_cu,k+1.645σ，σ取5.0MPa；水泥富余系数γ_c=1.0；α_a=0.53，α_b=0.20）五、论述题（共10分）结合工程实例，论述高性能混凝土（HPC）的技术特性及其在现代土木工程中的应用优势。答案一、单项选择题1.A2.D3.A4.B5.C6.A7.B8.C9.C10.B二、填空题1.C4AF2.立方体3.冷拉4.过火石灰155.砂（细骨料）石子（粗骨料）6.延度软化点7.筛余百分率累计筛余百分率8.荷载9.矿渣火山灰质（或粉煤灰、复合）三、简答题1.水泥石腐蚀的主要类型包括：①软水腐蚀（溶出性腐蚀），②盐类腐蚀（硫酸盐、镁盐等），③酸类腐蚀（碳酸、盐酸等），④强碱腐蚀。防止措施：①根据环境介质选择合适水泥品种；②提高水泥石密实度（降低水灰比、掺矿物掺合料）；③表面加做耐蚀保护层（如涂料、瓷砖）；④控制水泥中C3A含量（减少易腐蚀成分）。2.影响混凝土强度的主要因素：①水泥强度和水灰比（最主要因素，强度与水灰比成反比，与水泥强度成正比）；②骨料质量（强度、表面特征、级配）；③养护条件（温度、湿度、龄期）；④施工质量（搅拌、振捣密实度）。提高强度的途径：①选用高强度等级水泥；②降低水灰比（掺减水剂）；③采用优质骨料（低含泥量、高表面粗糙度）；④加强养护（标准养护或蒸压养护）；⑤掺加矿物掺合料（如硅灰、粉煤灰）提高密实度。3.区别：①气硬性胶凝材料只能在空气中硬化，且只能在空气中保持或发展强度（如石灰、石膏）；②水硬性胶凝材料既能在空气中硬化，又能在水中更好地硬化并保持强度（如硅酸盐水泥、矿渣水泥）。实例：气硬性—石灰、建筑石膏；水硬性—普通硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥。4.冷脆现象：钢材在低温下由塑性破坏转变为脆性破坏的现象（冲击韧性显著降低）。影响因素：①化学成分（含磷量高会显著增加冷脆性；含碳量增加也会加剧）；②晶体结构（体心立方结构的铁素体比面心立方的奥氏体更易冷脆）；③加工工艺（冷加工使钢材晶格畸变，冷脆性增加）；④温度（低于脆性转变温度时冷脆明显）。5.沥青混合料的组成结构类型及特点：①悬浮-密实结构（细集料多，粗集料悬浮于细料中，密实度高、强度较高但高温稳定性差，如普通AC型沥青混凝土）；②骨架-空隙结构（粗集料形成骨架，细料填充不足，空隙率大、高温稳定性好但耐久性差，如OGFC开级配沥青磨耗层）；③骨架-密实结构（粗集料形成骨架，细料充分填充空隙，兼具高密实度和高稳定性，如SMA沥青玛蹄脂碎石混合料）。四、计算题（1）计算配制强度f_cu,0：f_cu,0=f_cu,k+1.645σ=30+1.645×5=38.225MPa根据混凝土强度公式f_cu,0=α_aγ_c(f_ce)(C/W-α_b)变形得W/C=α_aγ_cf_ce/(f_cu,0+α_aα_bγ_cf_ce)代入数据：α_a=0.53，γ_c=1.0，f_ce=45.0MPa，α_b=0.20W/C=(0.53×1.0×45.0)/(38.225+0.53×0.20×1.0×45.0)分子=23.85，分母=38.225+4.77=42.995W/C≈0.555（取0.56）（2）单位水泥用量m_c=m_w/(W/C)=180/0.56≈321kg/m³（保留整数为321kg）（3）体积法公式：m_c/ρ_c+m_w/ρ_w+(m_s+m_g)/ρ_0+α=1其中ρ_c=3.10g/cm³（水泥密度），ρ_w=1.0g/cm³，α=0.01（含气量）代入数据：321/3100+180/1000+(m_s+m_g)/[(2.65×m_s+2.70×m_g)/(m_s+m_g)]+0.01=1简化骨料平均表观密度：ρ_ag=(2.65m_s+2.70m_g)/(m_s+m_g)=2.65+0.05(m_g)/(m_s+m_g)=2.65+0.05(1-β_s)因β_s=35%，故m_g/(m_s+m_g)=65%ρ_ag≈2.65+0.05×0.65=2.6825g/cm³=2682.5kg/m³代入体积方程：0.1035+0.18+(m_s+m_g)/2682.5+0.01=1(m_s+m_g)/2682.5=1-0.2935=0.7065m_s+m_g=0.7065×2682.5≈1895kg/m³砂用量m_s=(m_s+m_g)×β_s=1895×35%≈663kg石用量m_g=1895-663≈1232kg五、论述题高性能混凝土（HPC）是一种具有高耐久性、高强度、高工作性和体积稳定性的混凝土，其技术特性主要包括：①高耐久性（抗渗、抗冻、抗氯离子渗透能力强，适用于海洋工程、桥梁等严苛环境）；②高强度（通常≥50MPa，部分可达100MPa以上，减少结构截面尺寸）；③高工作性（良好的流动性、粘聚性，便于泵送和浇筑，如超高层建筑的泵送混凝土）；④低水胶比（通常≤0.4，掺加矿物掺合料如硅灰、粉煤灰，提高密实度）；⑤体积稳定性（低收缩、低徐变，减少裂缝产生）。工程实例：港珠澳大桥沉管隧道工程中，采用了C55高性能混凝土，通过优化配合比（掺加硅灰和高效减水剂），将氯离子渗透系数降